Des chercheurs améliorent la stabilité des cellules solaires à pérovskite


Les cellules solaires à pérovskite sont considérées comme le concurrent le plus sérieux pour remplacer les cellules solaires au silicium conventionnelles dans les systèmes photovoltaïques de nouvelle génération. Ils sont constitués d'un A+ cation, un B2+ cation divalent, et un X halogénure. Contenant généralement du Pb2+ ou Sn2+, ils atteignent une énergie de conversion de puissance élevée qui convient à un usage commercial. Malheureusement, la présence d’ions plomb entraîne des problèmes tels que des fuites de plomb, ce qui constitue un danger pour l’environnement. De plus, en présence d’humidité, la pérovskite a tendance à se corroder. Plusieurs approches ont été suggérées pour résoudre ce problème, notamment l’encapsulation du dispositif et l’ingénierie de composition des absorbeurs de lumière pérovskite.

Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Pusan ​​en Corée du Sud a publié une étude dans le volume 92 du Journal de chimie énergétique dans cette direction. Il a été mis en ligne le 1er février 2024 et a été publié dans l'édition de mai 2024. Les chercheurs ont testé de nombreux éthers-couronnes dans cette étude pour améliorer la stabilité des cellules solaires à pérovskite. Interrogé sur la pertinence de cette étude, le professeur adjoint Ji-Youn Seo, chercheur principal de l'équipe, déclare : « Cette étude souligne l'efficacité de la passivation d'interface en obtenant une efficacité de conversion de puissance accrue, et démontre que l'éther couronne bloque non seulement les fuites de plomb par la formation de complexes hôte-invité avec des ions plomb, mais confère également une forte résistance à l'humidité aux films traités, montrant une amélioration à long terme. stabilité à terme dans des environnements à forte humidité par rapport aux solutions existantes. Cette recherche met en valeur le potentiel de l'éther couronne pour traiter simultanément les fuites de plomb et la stabilité à long terme des cellules solaires pérovskites durables, prêtes à faire progresser la commercialisation et les applications d'énergie renouvelable.

L’équipe a découvert que le B18C6 était le meilleur éther pour la passivation interfaciale. Avec B18C6, la durée de vie des porteurs de charge (ou le temps passé par un électron dans la bande de conduction d'un semi-conducteur et un trou dans la bande de valence d'un semi-conducteur) a été observée dans la pérovskite. Le travail de travail (ou l'énergie minimale requise pour déplacer un électron de la surface d'un métal) entre le matériau de transfert de trous et la pérovskite a également été amélioré. Ainsi, les chercheurs ont obtenu un rendement de conversion de puissance exceptionnel de 21,7 % avec le B18C6. Comparées aux pérovskites non traitées présentant des signes de fuite de plomb, les pérovskites contenant du B18C6 ne présentaient aucun signe de fuite de plomb lorsqu'un profil de profondeur de toutes les couches était réalisé. De plus, alors que les pérovskites normales présentaient une formation d’iodure de plomb lorsqu’elles étaient exposées à 95 % d’humidité à température ambiante pendant 300 heures, aucun problème de ce type n’a été observé pour la pérovskite passivée par B18C6.

Au cours des cinq prochaines années, la technologie des cellules solaires à pérovskite, en tant que type de technologie solaire émergente de nouvelle génération, est en mesure de remplacer potentiellement les cellules solaires au silicium répandues dans le monde. Cette technologie peut améliorer l'efficacité de la conversion photoélectrique jusqu'à plus de 30 % lorsqu'elle est utilisée avec les cellules solaires au silicium existantes, augmentant ainsi la possibilité de remplacer les sources d'énergie à base de combustibles fossiles et contribuant à l'atteinte de la neutralité carbone. De plus, les cellules solaires à pérovskite présentent une efficacité de conversion photoélectrique supérieure, même sous un éclairage intérieur, ce qui les rend applicables aux appareils électroniques et à l'Internet des objets (IoT), offrant ainsi d'importantes opportunités d'économie d'énergie.

« Dans dix ans, cette technologie pourrait être appliquée aux industries de l'énergie, de l'affichage et des matériaux semi-conducteurs grâce à la structure à hétérojonction. Si elle est exploitée efficacement, elle pourrait conduire au développement de dispositifs de production d'hydrogène à haut rendement, d'écrans flexibles à haute luminosité, et le développement de matériaux et de dispositifs semi-conducteurs organiques et inorganiques tridimensionnels, contribuant ainsi à l'avancement des pays de haute technologie. » déclare le Dr Seo à propos des implications à long terme de cette étude.

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